Estrazione ultrasonica dell'astaxantina per rese più elevate

  • L'astaxantina è un potente antiossidante utilizzato in prodotti farmaceutici e integratori alimentari.
  • Per produrre astaxantina di alta qualità da fonti naturali come le alghe, è necessaria una tecnica di estrazione ad alte prestazioni.
  • L'estrazione ad ultrasuoni è un trattamento meccanico, che fornisce elevate rese di astaxantina in un tempo di estrazione molto breve.

Sonicatori ad alte prestazioni per estratti di astaxantina di alta qualità

L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica di estrazione ad alte prestazioni che utilizza onde ultrasoniche intense per estrarre l'astaxantina da fonti naturali, come microalghe, krill o crostacei. L'astaxantina è un pigmento carotenoide presente in natura, noto per le sue potenti proprietà antiossidanti e per i vari benefici per la salute. Viene comunemente utilizzata come integratore alimentare e colorante alimentare. Scoprite come la sonicazione aiuta a migliorare il processo di estrazione dell'astaxantina!

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MultiSonoReactor per una migliore estrazione dell'astaxantina con ultrasuoni ad alta potenza

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Estrazione ultrasonica dell'astaxantina da microalghe

Astaxantina per gli integratori alimentari, che vengono consumati dagli esseri umani e dagli animali per i loro benefici per la salute, l'astaxantina è ottenuta da frutti di mare o estratta dalle alghe H. pluvialis. Haematococcus pluvialis è una microalga verde, che produce un elevato contenuto di astaxantina quando si applicano condizioni di stress, ad esempio elevata salinità, carenza di azoto, alta temperatura e luce. Con un contenuto di astaxantina naturale fino a 9,2mg/g per cellula algale (= fino al 3,8% sul peso secco di H. pluvialis), l'Haematococcus pluvialis accumula un contenuto molto elevato di astaxantina naturale ed è quindi l'organismo preferito per la produzione di astaxantina.
Per rilasciare l'astaxantina dalle microalghe verdi, le cellule delle alghe devono essere disgregate. L'ultrasuonoterapia è ben consolidata per la rottura delle cellule, la lisi e l'isolamento di composti bioattivi come lipidi, antiossidanti, polifenoli e pigmenti naturali. Gli ultrasuoni ad alte prestazioni creano forze puramente meccaniche che rompono le pareti cellulari mediante forze di taglio e provocano il rilascio di sostanze bioattive come l'astaxantina.

Estrazione ultrasonica dell'Astaxantina dal lievito

UIP4000hdT 4kW potente processore ad ultrasuoni per l'estrazioneLa Phaffia rhodozyma è un lievito ricco di astaxantina. Tuttavia, la spessa parete cellulare di P. rhodozyma, composta principalmente da glucano e responsabile della rigidità cellulare, rende la rottura delle cellule e l'isolamento dell'astaxantina un compito impegnativo. I ricercatori (Gogate et al. 2015) hanno scoperto che l'estrazione a ultrasuoni in combinazione con l'acido lattico intensifica la disgregazione cellulare e rende l'estrazione di astaxantina da P. rhodozyma un processo più ecologico e rispettoso dell'ambiente. Hanno utilizzato l'acido lattico come mezzo per la disgregazione e l'etanolo come solvente per l'estrazione. La resa massima di astaxantina (90%) è stata ottenuta con l'approccio di estrazione assistita da ultrasuoni basato sull'uso di acido lattico 3 M e un tempo di disgregazione di 15 minuti. Potenti estrattori a ultrasuoni come l'UIP4000hd (4kW, vedi foto a sinistra) in combinazione con un reattore a flusso continuo pressurizzabile consentono di generare una cavitazione molto intensa. Le forze di taglio cavitazionali rompono le pareti cellulari del lievito e favoriscono il trasferimento di massa tra l'interno della cellula e il solvente.

Vantaggi dell'estrazione dell'astaxantina ad ultrasuoni

  • Rendimento superiore
  • Estrazione ad alta velocità – in pochi minuti
  • Estratti di alta qualità – Leggero, non termico
  • Solventi verdi (ad es. acqua/etanolo)
  • Economico
  • Funzionamento facile e sicuro
  • Bassi costi di investimento e operativi
  • Funzionamento 24/7 in condizioni gravose
  • Metodo verde ed ecologico

 

In questa presentazione vi presentiamo la produzione di estratti botanici. Spiegheremo le sfide della produzione di estratti botanici di alta qualità e come un sonicatore può aiutarvi a superarle. Questa presentazione vi mostrerà come funziona l'estrazione a ultrasuoni. Imparerete quali vantaggi potete aspettarvi utilizzando un sonicatore per l'estrazione e come potete implementare un estrattore a ultrasuoni nella vostra produzione di estratti.

Estrazione botanica a ultrasuoni - Come utilizzare i sonicatori per estrarre i composti botanici

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Estrazione ultrasonica dell'astaxantina – in modalità Batch o a flusso continuo

UP400St agitato 8L setup di estrazione 8LL'astaxantina è un composto lipofilo e può essere disciolto in solventi (ad es. etanolo al 48,0% in acetato di etile) e oli (ad es. olio di soia).
Lotto: I processi di estrazione ad ultrasuoni possono essere utilizzati come semplici processi batch o come trattamento in linea, in cui il fluido viene continuamente alimentato attraverso un reattore a flusso ultrasonico.
L'elaborazione in lotti è una procedura semplice, in cui l'estrazione viene eseguita lotto per lotto. Hielscher Ultrasonics offre processori ad ultrasuoni per piccoli e grandi lotti, da 1L a 120L.
Per la lavorazione di lotti da 5 a 10L, si consiglia l'utilizzo di UP400St con sonotrodo S24d22L2D (vedi foto a sinistra).
Per la lavorazione di lotti di ca. 120L, si consiglia il Sonicator UIP2000hdT con sonotrodo RS4d40L4.

Un flusso continuo: Per volumi maggiori e per l'estrazione commerciale su larga scala, un flusso continuo di liquido viene alimentato attraverso un reattore ad ultrasuoni, dove il solvente/slurry botanico è intensamente sonicato.
Per un volume di ca. 8L/min. si consiglia di utilizzare il sistema di controllo del volume. UIP4000hdT con sonotrodo RS4d40L3 e cella di flusso pressurizzabile FC130L4-3G0

Estrazione ad ultrasuoni con sistema 2kW UIP2000hdT

UIP2000hdT (2kW) per l'estrazione di lotti su larga scala

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Ultrasuoni ad alte prestazioni per l'estrazione

Hielscher Ultrasonics è specializzata nella produzione di sonicatori ad alte prestazioni per la produzione di estratti di alta qualità da piante, lieviti e cellule. L'ampia gamma di prodotti di Hielscher Ultrasonics spazia da piccoli e potenti ultrasonici da laboratorio a robusti sistemi da banco e completamente industriali, che forniscono ultrasuoni ad alta intensità per l'estrazione e l'isolamento efficiente di componenti bioattivi come astaxantina, quercetina, caffeina, curcumina, terpeni ecc. Tutti i sonicatori digitali da 200W a 16.000W sono dotati di un menu intuitivo con impostazioni programmabili, un display a sfioramento colorato per un utilizzo confortevole, una scheda SD integrata per la registrazione automatica dei dati, un telecomando con browser e molte altre funzioni di facile utilizzo. I sonotrodi e le celle di flusso (le parti a contatto con il fluido) possono essere sterilizzati in autoclave e sono facili da pulire. Tutti i nostri ultrasuonatori sono costruiti per funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, richiedono poca manutenzione e sono facili e sicuri da usare.
Display touch colorato degli ultrasuonatori digitali Hielscher.Un display digitale a colori consente un controllo semplice dell'apparecchiatura a ultrasuoni. I nostri sistemi sono in grado di fornire ampiezze da basse a molto elevate. Per l'estrazione di composti chimici come l'astaxantina, offriamo speciali sonotrodi a ultrasuoni (noti anche come sonde o corni a ultrasuoni) ottimizzati per l'isolamento sensibile di sostanze attive di alta qualità. Hielscher offre sonotrodi speciali per ampiezze elevate in combinazione con celle di flusso pressurizzabili in grado di generare forze di taglio cavitazionali estreme, che distruggono anche cellule di lievito molto robuste. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente di operare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con carichi pesanti e in ambienti difficili.
Il controllo preciso dei parametri del processo a ultrasuoni garantisce la riproducibilità e la standardizzazione del processo. I sistemi di estrazione a ultrasuoni Hielscher, automatizzati e su scala industriale, sono progettati per garantire elevate capacità di produzione di estratti di qualità superiore, riducendo al contempo la manodopera, i costi e l'energia.

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Le sonde a ultrasuoni sono altamente efficienti per l'estrazione non termica di funghi medicinali come il Chaga. Questo video dimostra la rapida estrazione a spettro completo dal chaga utilizzando l'ultrasuonatore UP100H.

Estrazione dei funghi - Estrazione a freddo dei funghi Chaga con gli ultrasuoni

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Letteratura/riferimenti

Particolarità / Cose da sapere

Estrazione del suono

L'estrazione ad ultrasuoni o estrazione del suono si basa sul principio della cavitazione acustica.
Quando si applicano onde ultrasoniche intense ai sistemi liquidi, si verifica la cavitazione acustica, che è il fenomeno della generazione, crescita ed eventuale collasso delle bolle di vuoto (vedi figura sotto). Durante la propagazione delle onde ultrasoniche, le bolle del vuoto oscillano e crescono fino a raggiungere un punto in cui non possono assorbire più energia. All'apice della crescita delle bolle crollano violentemente, causando effetti termici, meccanici e chimici a livello locale. Gli effetti meccanici includono alte pressioni fino a 1000atm, turbolenze e intense forze di taglio. Queste forze distruggono le pareti cellulari e favoriscono il trasferimento di massa tra l'interno della cella e il solvente che rilascia composti bioattivi nel liquido circostante (cioè il solvente).

Cavitazione acustica o ultrasonica: crescita e implosione delle bolle

La cavitazione acustica, generata da ultrasuoni ad alta intensità e bassa frequenza, crea intense forze di taglio e differenziali di pressione e temperatura elevati a livello locale, che forniscono l'impatto necessario per la rottura delle cellule, l'intensa miscelazione e il trasferimento di massa. Queste forze di taglio ultrasoniche sono state applicate con successo per l'estrazione della cannabis.

L'estrazione ad ultrasuoni di composti da tessuti vegetali e cellulari è stata ben studiata. L'applicazione di onde ultrasoniche ad alta intensità promuove in modo significativo i processi di estrazione. Oltre all'intensificazione del processo – che si traduce in rendimenti più elevati e tempi di estrazione più brevi – la degradazione termica e la perdita di componenti sensibili alla temperatura è prevenuta in quanto la sonicazione non è un trattamento termico. Inoltre, l'estrazione ad ultrasuoni ha bassi costi di investimento e di esercizio, riduce l'uso di solventi e/o consente l'uso di solventi più verdi, il che la rende una tecnica di estrazione economica e rispettosa dell'ambiente. Superando i metodi di estrazione convenzionali, l'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) è stata adottata dall'industria alimentare per produrre composti bioattivi con vantaggi economici.

L'estrazione a ultrasuoni funziona interrompendo le strutture cellulari e favorendo il trasferimento di massa. Questo principio di funzionamento degli ultrasuoni viene utilizzato dalle apparecchiature Hielscher Ultrasonics per un'estrazione altamente efficiente della cannabis.

Le potenti onde a ultrasuoni rompono la matrice cellulare delle strutture biologiche e rilasciano i composti bioattivi. Il trasferimento di massa tra il materiale vegetale e il solvente viene intensificato. Grazie a questi meccanismi, l'estrazione a ultrasuoni è altamente efficiente per l'estrazione della cannabis.

Astaxantina

L'astaxantina è caratterizzata da un colore rosso intenso. Si tratta di un pigmento liposolubile che si trova nelle alghe (ad esempio Haematococcus pluvialis, Chlorella zofingiensis, Chlorococcum), lievito (ad esempio Phaffia rhodozyma), salmone, trota, krill, gamberi e gamberi di fiume. L'astaxantina è considerata un super-antiossidante poiché la sua potenza antiossidante è da dieci a venti volte più potente di molti altri carotenoidi, come il beta-carotene, la luteina e la zeaxantina, e cento volte più potente dell'alfa-tocoferolo (vitamina E).
L'astaxantina (3,3′-diidrossi-β, β′-carotene-4,4′-dione) è un chetocarotenoide e appartiene a una classe più ampia di composti chimici noti come terpeni (come tetraterpenoide), che sono composti da cinque precursori del carbonio, isopentenil difosfato e dimetilallyl difosfato. L'astaxantina è classificata come un tipo di composti carotenoidi con componenti contenenti ossigeno, vale a dire idrossile (-OH) o chetone (C=O), come la zeaxantina e la cantaxantina. L'astaxantina è un metabolita della zeaxantina e/o cantaxantina, contenente sia gruppi funzionali idrossile e chetone. Come molti carotenoidi, l'astaxantina è un pigmento liposolubile e si distingue per il suo colore rosso. I carotenoidi, compresa l'astaxantina, sono ben noti per la loro capacità antiossidante.
L'astaxantina è un pigmento rosso e ha origine naturale nella microalga dell'acqua piovana (Haematococcus pluvialis) e nel lievito chiamato Xanthophyllomyces dendrorhous (noto anche come Phaffia rhodozyma). Le alghe subiscono uno o una combinazione di condizioni che vanno dalla mancanza di sostanze nutritive, l'aumento della salinità e l'eccessiva insolazione per creare l'Astaxantina. Le specie che consumano le microalghe d'acqua dolce stressate, come il salmone, la trota rossa, l'orata, il fenicottero, i crostacei (ad esempio gamberetti, krill, granchio, aragosta, gamberi), riflettono la pigmentazione delle tonalità rosso-arancio nel loro aspetto.
Come supplemento, l'astaxantina viene somministrata per i suoi effetti di promozione della salute e di trattamento delle malattie. L'astaxantina è un nutraceutico ben consolidato somministrato per migliorare la salute della pelle (ad esempio, ridurre le rughe, danni da scottature solari, ecc.)
Inoltre, l'astaxantina ottiene una crescente attenzione per il suo utilizzo per il trattamento del morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson, malattie cardiovascolari, colesterolo alto, malattie epatiche, degenerazione maculare legata all'età, e prevenire il cancro.

Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.

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